第3课时 基因工程的应用
基础过关
知识点一 转基因植物
1．我国转基因技术发展态势良好，农业部依法批准发放了转植酸酶基因玉米、转基因抗虫水稻的生产应用安全证书。下列关于转基因玉米和转基因水稻的叙述，不正确的是( ) A．转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因
B．转基因抗虫水稻减少了化学农药的使用，减轻了环境污染 C．转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测 D．转基因抗虫水稻的外源基因是几丁质酶基因 答案 D 解析 转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因，转基因抗虫水稻的外源基因是Bt毒蛋白基因，而几丁质酶基因是抗真菌转基因植物常用的基因；转基因抗虫水稻减少了农药的使用，减轻了环境污染，同时降低了农业生产的成本；检测目的基因是否表达最简便的方法是个体水平的检测。
2．运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt毒蛋白基因转移到优质油菜里，培育出抗虫的转基因油菜品种。根据以上信息，下列叙述正确的是( ) A．Bt毒蛋白基因的化学成分是蛋白质 B．Bt毒蛋白基因中会有菜青虫的遗传物质
C．转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt毒蛋白基因 D．转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物 答案 C 解析 转基因油菜抗虫性状的出现，是由于通过转基因技术导入的外源Bt毒蛋白基因在油菜体内表达的缘故。Bt毒蛋白基因为双链的DNA片段，来自原核生物，其中不含有菜青虫的遗传物质。Bt毒蛋白基因表达产生的蛋白质是高分子有机化合物。
3．番茄营养丰富，是人们喜爱的蔬菜。普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏。科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶的基因导入番茄细胞，获得了抗软化番茄。下列关于培育抗软化番茄的叙述，错误的是( ) A．运载工具是质粒 B．受体细胞是番茄细胞
C．目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因 D．目的基因的表达延缓了细胞的软化 答案 C 1 解析 抗软化番茄的培育是以质粒作为载体，将目的基因(抗多聚半乳糖醛酸酶基因)与质粒结合形成重组DNA，利用含重组DNA的土壤农杆菌去感染普通番茄，目的基因进入普通番茄细胞中的染色体DNA上，从而使多聚半乳糖醛酸酶基因不能表达。 知识点二 转基因动物
4．上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。“转基因动物”是指( ) A．提供基因的动物
B．基因组中增加外源基因的动物 C．能产生白蛋白的动物 D．能表达基因信息的动物 答案 B 解析 转基因生物是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。转基因动物是指基因中增加了外源基因的动物，如题中的转基因牛携带有外源的白蛋白基因。
5．转基因技术可以改良动物品种，生产人类需要的药用蛋白。下列符合生产药用蛋白的是( ) A．养殖转生长激素基因鲑鱼 B．养殖抗口蹄疫病毒转基因兔 C．养殖转乳糖酶基因牛 D．从牛乳汁中获得人血清蛋白 答案 D 解析 基因工程可以利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达，从这些动物的乳腺细胞中获得人类所需要的各类物质，如激素、白蛋白等。
6．下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是( ) A．器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题 B．猪的内脏构造、大小和血管分布与人极为相似 C．灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪
D．无论以哪种动物作为供体，都需在其基因组中导入某种调节因子以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因 答案 C 解析 猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物，是目前人体最理想的器官供体。为解决免疫排斥问题，必须除去抗原决定基因，或在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达。
2 知识点三 基因工程药物和基因治疗 7．下列不属于基因工程药物的是( ) A．从大肠杆菌体内获取的白细胞介素 B．从酵母菌体内获取的干扰素 C．从青霉菌体内获取的青霉素 D．从大肠杆菌体内获取的胰岛素 答案 C 解析 基因工程是使外源基因在受体细胞中表达生产基因产品的技术，A、B、D三项均为外源基因的表达，而青霉菌产生青霉素是一种正常基因的正常表达，故青霉素不属于基因工程药物。
8．腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是：取出患者的淋巴细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些淋巴细胞注射入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述中，不正确的是( ) A．正常ADA基因替换了患者的缺陷基因
B．正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能 C．淋巴细胞需在体外扩增后再注射入患者体内
D．腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病 答案 A 解析 基因治疗是将正常的基因导入到有基因缺陷的细胞中，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA来影响免疫功能；为获得大量含ADA正常基因的淋巴细胞，需在体外扩增后再注入患者体内；腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病。 能力提升
9．“工程菌”是指( ) A．用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系 B．用遗传工程的方法，把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到的新细胞体系 C．用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系 D．从自然界中选取能迅速增殖的菌类 答案 C 解析 用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系一般称为“工程菌”。 10．下列有关动物基因工程的说法，错误的是( ) A．将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速度
B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大减低
C．利用基因工程技术，得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品的生产问题
3 D．用转基因动物作为器官移植的供体时，导入的是调节因子，而不是目的基因，因此无法抑制抗原的合成 答案 D 解析 用转基因动物作为器官移植的供体时，可将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。
11．下列关于基因工程应用的叙述，正确的是( ) A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因 B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交 C．一种基因探针能检测水体中的各种病毒
D．利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中 答案 B 解析 基因治疗是把正常基因导入有基因缺陷的细胞中；基因诊断是让正常人的DNA与病人基因组中分离出的DNA进行杂交来诊断疾病；一种基因探针只能检测水体中的一种病毒；利用基因工程生产乙肝疫苗时的目的基因是乙肝病毒的核酸。
12．学家培养的转基因奶牛乳腺细胞能够合成并分泌抗胰蛋白酶，这是动物乳房作为生物反应器研究的重大进展。下列与合成并分泌抗胰蛋白酶无关的是( ) A．核糖体上遗传信息的翻译 B．与细胞中中心体有联系 C．内质网膜与高尔基体膜相联系 D．奶牛基因与抗胰蛋白酶基因重组 答案 B 解析 中心体与细胞的有丝分裂有关，与抗胰蛋白酶的合成与分泌无关；抗胰蛋白酶的化学成分是蛋白质，在核糖体上合成，然后经过内质网、高尔基体的加工、包装和运输，才成为具有特异功能的抗胰蛋白酶；转基因奶牛体内的抗胰蛋白酶基因是通过基因工程导入并表达的，其原理是基因重组。
13．基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述中不正确的是( ) A．基因治疗是治疗人类遗传病的最有效的手段
B．基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法 C．以正常基因替换致病基因属于基因治疗的一种方法 D．基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞 答案 B 解析 基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用，从而达到治疗疾病目的的生物医学新技术。
4 14．利用基因工程生产蛋白质类药物，经历了三个发展阶段。第一阶段：将人的基因转入细菌细胞；第二阶段：将人的基因转入小鼠等动物的细胞。前两个阶段都是进行细胞培养，提取药物。第三阶段：将人的基因转入高等动物体内，饲养这些动物，从乳汁、尿液等中提取药物。
(1)将人的基因转入异种生物的细胞或个体内，能够产生药物蛋白的原理是基因能控制__________________过程(用遗传信息图示表示)。
(2)为了获得更多的目的基因，可以用______________技术使目的基因在生物体外大量扩增。 (3)由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率______，所以在转化后通常需要进行________操作。
(4)利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可以直接饮用治病。如果将药物蛋白基因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛、羊尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：处于不同发育时期的________________(填性别)动物可产生药物。 答案 (1)DNA→RNA→蛋白质(性状) (2)PCR(多聚酶链式反应) (3)低 筛选 (4)雌性、雄性
解析 基因工程成功的标志是合成相应的蛋白质，表达出相应的性状；在实验室中可以通过PCR技术对目的基因进行扩增；目前条件下，基因工程的成功率还是比较低的，所以要进行逐步地筛选；在选择基因表达生物时，要注意方便与可行性。
15．干扰素是治疗癌症的药物，成分是一种糖蛋白，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.05 μg，所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚的基因公司用如图所示的方式生产干扰素，试分析回答下列问题：
(1)从人的淋巴细胞中取出________________，使它同质粒相结合，然后移植到酵母菌体内，让酵母菌________________。
(2)酵母菌能用________________方式繁殖，速度很快，能大量生产________________，不但提高了产量，也降低了成本。
(3)有人尝试将干扰素基因与大肠杆菌的质粒重组，转入大肠杆菌体内后，形成“工程菌”，此种操作能制备到干扰素吗？________________，请说明理由：_________________ ________________________________________________________________________。 (4)中国青年科学家陈炬成功地把人的干扰素基因移植到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，试分析：
①人的基因之所以能移接到植物体内，其物质基础是__________________________。 ②烟草有了抗病能力，这表明烟草体内产生了______________。这个事实说明，人和植物共
5 用一套________________________________________________________________________， 蛋白质合成方式____________________________________________________________。 答案 (1)干扰素基因 合成干扰素 (2)出芽生殖 干扰素 (3)不能 大肠杆菌是原核生物，无内质网、高尔基体等细胞器，无法合成糖蛋白 (4)①DNA结构基本相同 ②干扰素 遗传密码 基本相同
解析 (1)通过基因工程构建“工程菌”的方法是：从淋巴细胞中取出干扰素基因，与质粒结合形成重组质粒，并通过相应的检测与鉴定得到相应的酵母菌，然后通过培养该酵母菌，使之合成大量干扰素。(2)酵母菌能进行出芽生殖，迅速繁殖菌体，同时也能大量产生干扰素。(3)由于大肠杆菌是原核生物，无内质网、高尔基体等细胞器，无法合成糖蛋白，因此通常不用来制备干扰素。(4)基因工程的理论基础：由于不同生物的DNA结构基本相同，不同生物能进行基因的移接；同时由于所有生物共用一套遗传密码，因此蛋白质合成方式基本相同，烟草体内可以产生干扰素。 个性拓展
16．如图所示为人体正常红细胞和镰刀型细胞贫血症患者红细胞形态及镰刀型细胞贫血症的基因治疗过程，请回答以下问题：
(1)________图细胞为镰刀型细胞贫血症的红细胞，这种病是由于__________________造成的。
(2)写出以下结构或物质的名称：
A．__________________；D.__________________。 (3)写出以下过程的操作内容：
①________________________________________________________________________； ②用携带正常基因的载体(病毒)侵染造血干细胞；
③________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________。 (4)该方法属于________(填“体内”或“体外”)基因治疗，其特点是_________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)乙 基因突变
(2)合成血红蛋白的正常基因(目的基因) 造血干细胞
6 (3)将正常基因导入到载体中 将载体(携带正常基因)导入到造血干细胞染色体上 经过改造的造血干细胞输入到患者骨髓中产生正常的血细胞 (4)体外 操作复杂但效果较为可靠
解析 (1)由于基因突变使红细胞在形态上呈镰刀状而易破碎，如图乙。
(2)在基因治疗过程中，A为目的基因，可以与载体结合后导入受体细胞中，D作为受体细胞应为具有持续分裂能力的造血干细胞。
(3)基因治疗过程应有四个步骤；其中③为将基因表达载体导入受体细胞D的染色体上，④为将具有正常功能的造血干细胞转移至体内，由此可知，此过程为体外基因治疗。
